Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Quantenfluktuationen: Leibniz Universität und Harvard University präsentieren Ergebnisse

05.08.2013
Gebundene Atome trotz Abstoßung

Eine Grundaussage der Chemie ist, dass Bindungen zwischen Atomen entstehen, wenn es energetisch günstiger ist, die Atome zusammenzubringen. Dafür ist eine anziehende Kraft zwischen den Atomen zwingend notwendig.


Wahrscheinlichkeitsverteilung für zwei Atome im neuen Bindungszustand. Rote Einfärbung entspricht einer hohen Wahrscheinlichkeit und tritt entlang eines festen Abstands zwischen den Atomen auf.
Dr. Hendrik Weimer

Jetzt haben allerdings neue theoretische Berechnungen gezeigt, dass die Kombination aus einer abstoßenden Kraft und kontrollierten Quantenfluktuationen überraschenderweise ebenfalls zu einem gebundenen Zustand führen können, der exotische Eigenschaften aufweist.

Das Forscherteam bestehend aus Dr. Hendrik Weimer vom Institut für Theoretische Physik der Leibniz Universität Hannover und Dr. Mikhail Lemeshko von der Harvard University präsentiert dieses Ergebnis in der Fachzeitschrift Nature Communications [M. Lemeshko, H. Weimer. Dissipative binding of atoms by non-conservative forces. Nature Communications (2013), available online at http://dx.doi.org/10.1038/ncomms3230.

Wie ist es möglich, dass Abstoßung und Quantenfluktuationen, beides zwei Effekte, die einer chemischen Bindung entgegenwirken, zu einem gebundenen Zustand führen können? Um dies zu verstehen, müssen die quantenmechanischen Eigenschaften der Atome berücksichtigt werden.

„Wenn ein Quantensystem kontrollierten Quantenfluktuationen ausgesetzt wird, kann dies zu einem Interferenzeffekt führen, der die Atome in einem einzelnen Quantenzustand einfängt", erklärt Weimer. Die abstoßende Kraft stellt dann sicher, dass dieses Einfangen bei einem bestimmten Abstand stattfindet, wodurch die Bindungslänge festgelegt wird. Der neue Bindungstyp unterscheidet sich grundlegend von seinem chemischen Pendant. Zum Beispiel ist die Bindung sehr robust und kann nur schwerlich durch eine Anregung mit konstanter Energie aufgebrochen werden.

Weimer und Lemeshko nutzen eine der grundlegensten und frei verfügbaren Quellen für Quantenfluktuationen aus: Vakuumfluktuationen des elektromagnetischen Feldes. In der Vergangenheit hat das Ausnutzen dieser Fluktuationen zu bahnbrechenden Verbesserungen auf dem Gebiet der Laserkühlung geführt, was schließlich zu den Ergebnissen führte, die 1997 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet wurden. Weimer vermutet, dass die ersten Anwendungen der neu entdeckten Bindung ebenfalls im Gebiet der Kühlung von atomaren Gasen sein könnten. „Wir sehen in unseren Berechnungen bereits einen Kühleffekt in Situationen, in denen konventionelle Laserkühlung nicht mehr funktioniert", sagt der Physiker.

Hinweis an die Redaktion:
Für weitere Informationen steht Ihnen Dr. Hendrik Weimer, Institut für Theoretische Physik der Leibniz Universität Hannover, unter Telefon +49 511 762 19449 oder per E-Mail unter hweimer@itp.uni-hannover.de gern zur Verfügung.

Mechtild Freiin v. Münchhausen | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-hannover.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Der Bluthochdruckschalter in der Nebenniere
20.02.2018 | Forschungszentrum Jülich GmbH

nachricht Markierung für Krebsstammzellen
20.02.2018 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Im Focus: In best circles: First integrated circuit from self-assembled polymer

For the first time, a team of researchers at the Max-Planck Institute (MPI) for Polymer Research in Mainz, Germany, has succeeded in making an integrated circuit (IC) from just a monolayer of a semiconducting polymer via a bottom-up, self-assembly approach.

In the self-assembly process, the semiconducting polymer arranges itself into an ordered monolayer in a transistor. The transistors are binary switches used...

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

Aachener Optiktage: Expertenwissen in zwei Konferenzen für die Glas- und Kunststoffoptikfertigung

19.02.2018 | Veranstaltungen

Konferenz "Die Mobilität von morgen gestalten"

19.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Highlight der Halbleiter-Forschung

20.02.2018 | Physik Astronomie

Wie verbessert man die Nahtqualität lasergeschweißter Textilien?

20.02.2018 | Materialwissenschaften

Der Bluthochdruckschalter in der Nebenniere

20.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics